A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
Ductility and internal forces redistribution in lightweight aggregate concrete beams ; Ciągliwość i redystrybucja sił wewnętrznych w belkach wykonanych z betonu lekkiego kruszywowego
Lightweight Aggregate Concrete (LWAC) is typically defined as concrete having a density smaller than or equal to 2200kg/m3 and can be obtained by mixing natural or artificial lightweight aggregates. There is a general scepticism regarding the use of lightweight aggregate concrete (LWAC) for structural applications. This concern is attached to the more brittle material behaviour which leads to lower ductility. This article presents a numerical parametric analysis of the behaviour of the reinforced LWAC cross-sections under the immediate load taking into account the density of the LWAC concrete, concrete strength and tensile reinforcement ratio. Numerical analysis of the beams was conducted in OpenSees, an open–source nonlinear finite element method framework. One-dimensional elements, with three degrees of freedom at each end, were used. Bending stiffness in the integration points was calculated based on the sectional moment – curvature relationship. The analysis showed that there is a relationship between the ductility of the cross-sections made of lightweight concrete and its density class. It is associated with limited compressive strains and the brittle behavior of LWAC. The limited rotation capacity of the reinforced concrete sections made of LWAC also affects the ability of redistribution of internal forces in statically indeterminate beams ; Beton lekki kruszywowy (LWAC) jest zwykle definiowany jako beton o gęstości mniejszej lub równej 2200 kg / m3 i można go otrzymać na bazie naturalnych lub sztucznych kruszyw. Istnieje ogólny sceptycyzm co do użycia lekkiego betonu kruszywowego (LWAC) do zastosowań konstrukcyjnych. Obawa ta jest związana z bardziej kruchym zachowaniem się tego betonu, co może prowadzić do mniejszej ciągliwości. W artykule przedstawiono numeryczną analizę parametryczną zachowania się przekrojów wykonanych z betonu lekkiego z uwzględnieniem gęstości betonu, wytrzymałości na ściskanie i stopnia zbrojenia rozciąganego. Analiza numeryczna belek została przeprowadzona w systemie OpenSees, przy użyciu nieliniowej metody elementów skończonych. Do analizy użyto elementów jednowymiarowych z trzema stopniami swobody na każdym końcu. Sztywność giętna była wyznaczana na podstawie przekrojowych relacji moment zginający - krzywizna. Analiza wykazała, że istnieje zależność między ciągliwością przekrojów wykonanych z betonu lekkiego a jego gęstością. Jest to związane z ograniczeniami odkształceń ściskających i kruchym zachowaniem betonu lekkiego. Ograniczona zdolność do obrotu przekrojów krytycznych wykonanych z betonu lekkiego wpływa również na stopień redystrybucji sił wewnętrznych w belkach statycznie niewyznaczalnych.
Ductility and internal forces redistribution in lightweight aggregate concrete beams ; Ciągliwość i redystrybucja sił wewnętrznych w belkach wykonanych z betonu lekkiego kruszywowego
Lightweight Aggregate Concrete (LWAC) is typically defined as concrete having a density smaller than or equal to 2200kg/m3 and can be obtained by mixing natural or artificial lightweight aggregates. There is a general scepticism regarding the use of lightweight aggregate concrete (LWAC) for structural applications. This concern is attached to the more brittle material behaviour which leads to lower ductility. This article presents a numerical parametric analysis of the behaviour of the reinforced LWAC cross-sections under the immediate load taking into account the density of the LWAC concrete, concrete strength and tensile reinforcement ratio. Numerical analysis of the beams was conducted in OpenSees, an open–source nonlinear finite element method framework. One-dimensional elements, with three degrees of freedom at each end, were used. Bending stiffness in the integration points was calculated based on the sectional moment – curvature relationship. The analysis showed that there is a relationship between the ductility of the cross-sections made of lightweight concrete and its density class. It is associated with limited compressive strains and the brittle behavior of LWAC. The limited rotation capacity of the reinforced concrete sections made of LWAC also affects the ability of redistribution of internal forces in statically indeterminate beams ; Beton lekki kruszywowy (LWAC) jest zwykle definiowany jako beton o gęstości mniejszej lub równej 2200 kg / m3 i można go otrzymać na bazie naturalnych lub sztucznych kruszyw. Istnieje ogólny sceptycyzm co do użycia lekkiego betonu kruszywowego (LWAC) do zastosowań konstrukcyjnych. Obawa ta jest związana z bardziej kruchym zachowaniem się tego betonu, co może prowadzić do mniejszej ciągliwości. W artykule przedstawiono numeryczną analizę parametryczną zachowania się przekrojów wykonanych z betonu lekkiego z uwzględnieniem gęstości betonu, wytrzymałości na ściskanie i stopnia zbrojenia rozciąganego. Analiza numeryczna belek została przeprowadzona w systemie OpenSees, przy użyciu nieliniowej metody elementów skończonych. Do analizy użyto elementów jednowymiarowych z trzema stopniami swobody na każdym końcu. Sztywność giętna była wyznaczana na podstawie przekrojowych relacji moment zginający - krzywizna. Analiza wykazała, że istnieje zależność między ciągliwością przekrojów wykonanych z betonu lekkiego a jego gęstością. Jest to związane z ograniczeniami odkształceń ściskających i kruchym zachowaniem betonu lekkiego. Ograniczona zdolność do obrotu przekrojów krytycznych wykonanych z betonu lekkiego wpływa również na stopień redystrybucji sił wewnętrznych w belkach statycznie niewyznaczalnych.
Ductility and internal forces redistribution in lightweight aggregate concrete beams ; Ciągliwość i redystrybucja sił wewnętrznych w belkach wykonanych z betonu lekkiego kruszywowego
Waśniewski, Tomasz (author) / Kołodziejczyk, Ewelina (author)
2020-11-02
doi:10.35784/bud-arch.2124
Budownictwo i Architektura; Vol 19 No 4 (2020); 089-099 ; Budownictwo i Architektura; Tom 19 Nr 4 (2020); 089-099 ; 2544-3275 ; 1899-0665
Article (Journal)
Electronic Resource
English
DDC:
690
Ductility and internal forces redistribution in lightweight aggregate concrete beams
| DOAJ | 2020
| DOAJ | 2016